من و سایه من: مکانیک کوانتومی مفهوم شخصیت را به چالش می کشد

2024 نویسنده: Malcolm Clapton | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 03:54

تو چرا هستی چگونه می دانید که فردی با شخصیت و طرز فکر منحصر به فرد هستید؟ مکانیک کوانتومی به ما توصیه می کند که بیش از حد اعتماد به نفس نداشته باشیم. این امکان وجود دارد که همه ما آنقدر که تصور می کنیم متفاوت نباشیم.

مارتین گور و هویت دزدیده شده

آیا از مارتین گور خبر داشتید؟ این یک دهقان فرانسوی است که روزی خود را در موقعیتی عجیب و ناخوشایند دید. مارتین در دهکده ای کوچک زندگی می کرد. وقتی پسر 24 ساله بود والدین خودش او را به دزدی متهم کردند. آقا مجبور شد خانه اش را ترک کند، همسر و پسرش را ترک کند. هشت سال بعد، مرد به روستای زادگاهش بازگشت و به خانواده اش پیوست. سه سال بعد، خانواده صاحب سه فرزند شدند.

به نظر می رسید همه چیز طبق معمول پیش می رفت. اما یک سرباز خارجی در دهکده ظاهر شد و اعلام کرد که با مارتین گر در ارتش اسپانیا جنگیده و پای خود را در نبرد از دست داده است. خانواده مارتین شروع به شک کردند که آیا بستگان آنها سه سال پیش به خانه بازگشته است. پس از یک محاکمه طولانی، معلوم شد که هویت Guerra توسط ماجراجو Arnault du Tilh "ربوده" شده است. مارتین واقعی واقعاً دچار قطع پا شد و در صومعه‌ای در اسپانیا به سینکور منصوب شد. با این حال، محاکمه "دزد هویت" آنقدر معروف بود که هر واقعی به روستای زادگاهش بازگشت. سرنوشت ماجراجو Arnaud du Thiel با یک حکم اعدام کوتاه مهر و موم شد. و خود مارتین همسرش را به کمک به فریبکار متهم کرد و باور نداشت که زن ممکن است شوهر مورد علاقه خود را نشناسد.

این داستان ذهن نویسندگان و کارگردانان را به هیجان آورد. بر اساس انگیزه های او فیلمبرداری شد، موزیکال روی صحنه رفت و حتی یک سریال تلویزیونی فیلمبرداری شد. همچنین یکی از سریال های «سیمپسون ها» به همین مناسبت اختصاص دارد. چنین محبوبیتی قابل درک است: چنین حادثه ای ما را هیجان زده می کند، زیرا به سرعت به افکار ما در مورد هویت و شخصیت آسیب می رساند.

چگونه می توانیم مطمئن باشیم که واقعاً یک شخص، حتی عزیزترین فرد، کیست؟ در دنیایی که هیچ چیز ماندگار نیست هویت به چه معناست؟

اولین فیلسوفان سعی کردند به این سؤال پاسخ دهند. آنها تصور می کردند که ما از نظر روحی با یکدیگر تفاوت داریم و بدن ما فقط یک عروسک خیمه شب بازی است. خوب به نظر می رسد، اما علم این راه حل برای مشکل را رد کرده و به دنبال ریشه هویت در بدن فیزیکی است. دانشمندان رویای یافتن چیزی در سطح میکروسکوپی را داشتند که یک فرد را از دیگری متمایز کند.

خوب است که علم دقیق باشد. بنابراین، وقتی می گوییم "چیزی در سطح میکروسکوپی"، البته منظورمان کوچکترین بلوک های سازنده بدن ما - مولکول ها و اتم ها است.

با این حال، این مسیر لغزنده تر از آن چیزی است که در نگاه اول به نظر می رسد. برای مثال مارتین گور را تصور کنید. ذهنی به او نزدیک شوید. صورت، پوست، منافذ… بیایید ادامه دهیم. بیایید تا جایی که ممکن است نزدیک شویم، گویی قدرتمندترین تجهیزات را در زرادخانه خود داریم. چه خواهیم یافت؟ الکترون.

ذرات بنیادی در یک جعبه

Herr از مولکول ها ساخته شده است، مولکول ها از اتم ها ساخته شده اند، اتم ها از ذرات بنیادی ساخته شده اند. دومی‌ها «از هیچ» ساخته شده‌اند؛ آن‌ها بلوک‌های اساسی سازنده دنیای مادی هستند.

الکترون نقطه ای است که به معنای واقعی کلمه اصلا فضایی را اشغال نمی کند. هر الکترون صرفاً با جرم، اسپین (تکانه زاویه ای) و بار تعیین می شود. این تمام چیزی است که برای توصیف «شخصیت» یک الکترون باید بدانید.

چه مفهومی داره؟ به عنوان مثال، این واقعیت که هر الکترون دقیقاً شبیه الکترون های دیگر است، بدون کوچکترین تفاوت. آنها کاملاً یکسان هستند. برخلاف مارتین گور و دوقلویش، الکترون ها آنقدر شبیه به هم هستند که کاملاً قابل تعویض هستند.

این واقعیت پیامدهای نسبتاً جالبی دارد.بیایید تصور کنیم که یک ذره بنیادی A داریم که با ذره بنیادی B متفاوت است.

همچنین می دانیم که هر ذره باید در هر لحظه در یکی از جعبه ها باشد. از آنجایی که ما به یاد داریم که ذرات A و B با یکدیگر متفاوت هستند، معلوم می شود که تنها چهار گزینه برای توسعه رویدادها وجود دارد:

• A در جعبه 1، B در جعبه 2 قرار دارد.
• A و B با هم در جعبه 1 قرار می گیرند.
• A و B با هم در جعبه 2 قرار می گیرند.
• A در جعبه 2 قرار دارد، B در جعبه 1 قرار دارد.

معلوم می شود که احتمال یافتن دو ذره به طور همزمان در یک جعبه 1: 4 است. عالی، مرتبش کردم

اما اگر ذرات A و B تفاوتی نداشته باشند چه؟ در این حالت احتمال یافتن دو ذره در یک جعبه چقدر است؟ با کمال تعجب، تفکر ما به طور قطعی تعیین می کند: اگر دو ذره یکسان باشند، تنها سه گزینه برای توسعه رویدادها وجود دارد. از این گذشته، هیچ تفاوتی بین حالتی که A در کادر 1 قرار دارد، B در کادر 2 قرار دارد، و حالتی که B در کادر 1 قرار دارد، A در کادر 2 قرار دارد، وجود ندارد. بنابراین احتمال 1: 3 است.

علم تجربی تأیید می کند که جهان خرد از احتمال 1: 3 پیروی می کند. یعنی اگر الکترون A را با الکترون دیگری جایگزین کنید، کیهان متوجه تفاوت نخواهد شد. و شما هم همینطور

الکترون های حیله گر

فرانک ویلچک، فیزیکدان نظری در مؤسسه فناوری ماساچوست و برنده جایزه نوبل، به همان نتیجه‌ای رسید که ما به آن رسیدیم. دانشمند این نتیجه را نه تنها جالب می داند. Wilczek اظهار داشت که این واقعیت که دو الکترون کاملاً غیرقابل تشخیص هستند، عمیق ترین و مهمترین نتیجه از نظریه میدان کوانتومی است.

شات کنترلی یک پدیده تداخلی است که به یک الکترون "خیانت" می کند و زندگی مخفی آن را به ما نشان می دهد. می بینید، اگر بنشینید و به یک الکترون خیره شوید، مانند یک ذره رفتار می کند. به محض اینکه دور می شوید، ویژگی های یک موج را نشان می دهد. هنگامی که دو چنین موجی با هم همپوشانی دارند، یکدیگر را تقویت یا ضعیف می کنند. فقط به خاطر داشته باشید که منظور ما مفهوم فیزیکی نیست، بلکه مفهوم ریاضی یک موج است. آنها نه انرژی، بلکه احتمال را منتقل می کنند - آنها بر نتایج آماری آزمایش تأثیر می گذارند. در مورد ما - به نتیجه گیری از آزمایش با دو جعبه، که در آن احتمال 1: 3 به دست آوردیم.

جالب است که پدیده تداخل تنها زمانی رخ می دهد که ذرات واقعاً یکسان باشند. آزمایش‌ها نشان داده‌اند که الکترون‌ها دقیقاً یکسان هستند: تداخل رخ می‌دهد، به این معنی که این ذرات قابل تشخیص نیستند.

این همه برای چیست؟ Wilczek می گوید که هویت الکترون ها دقیقاً همان چیزی است که جهان ما را ممکن می کند. بدون این، هیچ شیمی وجود نخواهد داشت. ماده قابل بازتولید نبود.

اگر تفاوتی بین الکترون ها وجود داشت، همه چیز به یکباره به هرج و مرج تبدیل می شد. ماهیت دقیق و بدون ابهام آنها تنها پایه ای برای وجود این دنیای پر از عدم قطعیت ها و اشتباهات است.

خوب فرض کنید نمی توان یک الکترون را از دیگری تشخیص داد. اما می‌توانیم یکی را در کادر اول بگذاریم، دیگری را در جعبه دوم و بگوییم: "این الکترون اینجاست و آن یکی آنجاست"؟

پروفسور ویلچک می گوید: «نه، ما نمی توانیم».

به محض قرار دادن الکترون ها در جعبه ها و نگاه کردن به آن، دیگر ذره نیستند و شروع به نشان دادن خواص موجی می کنند. این بدان معنی است که آنها بی نهایت گسترش خواهند یافت. هر چقدر هم که عجیب به نظر برسد، امکان یافتن الکترون در همه جا وجود دارد. نه به این معنا که در همه نقاط به یکباره قرار دارد، بلکه به این معناست که اگر ناگهان تصمیم گرفتید به عقب برگردید و شروع به جستجوی آن کنید، شانس کمی برای یافتن آن در هر جایی دارید.

واضح است که تصور این امر نسبتاً دشوار است. اما سوال جالب تری پیش می آید.

آیا الکترون ها اینقدر مشکل دارند یا فضایی که در آن قرار دارند؟ و پس از آن چه اتفاقی برای همه چیزهایی که در اطراف ما هستند، هنگامی که ما دور می شویم، می شود؟

سخت ترین پاراگراف

معلوم می شود که هنوز می توانید دو الکترون پیدا کنید.تنها مشکل این است که نمی توانید بگویید: اینجا موج اولی است، اینجا موج الکترون دوم است و همه ما در فضای سه بعدی هستیم. در مکانیک کوانتومی کار نمی کند.

باید بگویید که در فضای سه بعدی برای الکترون اول یک موج جداگانه و برای الکترون دوم در فضای سه بعدی موج دوم وجود دارد. در پایان، معلوم می شود - قوی باشید! یک موج شش بعدی است که دو الکترون را به هم متصل می کند. وحشتناک به نظر می رسد، اما بعد متوجه می شویم: این دو الکترون دیگر آویزان نیستند، هیچ کس نمی داند کجاست. موقعیت آنها به وضوح مشخص شده است، یا بهتر است بگوییم، توسط این موج شش بعدی به هم مرتبط شده است.

به طور کلی، اگر قبلاً فکر می کردیم که فضا و چیزهایی در آن وجود دارد، با در نظر گرفتن تئوری کوانتومی، باید کمی نمایش خود را تغییر دهیم. فضا در اینجا فقط راهی برای توصیف ارتباطات متقابل بین اجسام، مانند الکترون ها است. بنابراین، نمی‌توانیم ساختار جهان را به‌عنوان ویژگی‌های تمام ذرات تشکیل‌دهنده آن در کنار هم توصیف کنیم. همه چیز کمی پیچیده تر است: ما باید ارتباط بین ذرات بنیادی را مطالعه کنیم.

همانطور که می بینید، با توجه به این واقعیت که الکترون ها (و سایر ذرات بنیادی) کاملاً با یکدیگر یکسان هستند، خود مفهوم هویت به غبار فرو می ریزد. معلوم می شود که تقسیم جهان به اجزای آن اشتباه است.

Wilczek می گوید که همه الکترون ها یکسان هستند. آنها مظهر یک میدان هستند که در تمام فضا و زمان نفوذ می کند. فیزیکدان جان آرچیبالد ویلر متفاوت فکر می کند. او معتقد است که در ابتدا یک الکترون وجود داشت و بقیه فقط ردپایی از آن هستند که در زمان و مکان نفوذ می کنند. "چه بیمعنی! - می توانید در این مکان فریاد بزنید. "دانشمندان در حال تعمیر الکترون ها هستند!"

اما یک اما وجود دارد.

اگر همه اینها یک توهم باشد چه؟ الکترون در همه جا و هیچ جا وجود دارد. او هیچ شکل مادی ندارد. چه باید کرد؟ و پس شخصی که از ذرات بنیادی تشکیل شده است چیست؟

نه یک قطره امید

ما می خواهیم باور کنیم که هر چیز بیش از مجموع ذرات تشکیل دهنده آن است. چه می شود اگر بار الکترون، جرم و اسپین آن را حذف کنیم و چیزی در باقیمانده، هویت و «شخصیت» آن به دست آوریم. ما می خواهیم باور کنیم که چیزی وجود دارد که یک الکترون را به یک الکترون تبدیل می کند.

حتی اگر آمار یا آزمایش نتواند ماهیت یک ذره را آشکار کند، ما می خواهیم به آن ایمان داشته باشیم. پس از همه، چیزی وجود دارد که هر فرد را منحصر به فرد می کند.

فرض کنید هیچ تفاوتی بین مارتین گر و دو نفره‌اش وجود نخواهد داشت، اما یکی از آن‌ها به آرامی لبخند می‌زند و می‌دانست که او واقعی است.

من خیلی دوست دارم به آن اعتقاد داشته باشم. اما مکانیک کوانتومی کاملاً بی رحم است و به ما اجازه نمی دهد به انواع مزخرفات فکر کنیم.

گول نخورید: اگر الکترون جوهر فردی خود را داشت، جهان به هرج و مرج تبدیل می شد.

خوب. از آنجایی که الکترون ها و دیگر ذرات بنیادی واقعا وجود ندارند، چرا ما وجود داریم؟

نظریه اول: ما دانه های برف هستیم

یکی از ایده ها این است که ذرات بنیادی زیادی در ما وجود دارد. آنها یک سیستم پیچیده را در هر یک از ما تشکیل می دهند. به نظر می رسد این واقعیت که همه ما با هم متفاوت هستیم، نتیجه این است که چگونه بدن ما از این ذرات اولیه ساخته شده است.

تئوری عجیب، اما زیبا است. هیچ یک از ذرات بنیادی فردیت خاص خود را ندارند. اما آنها با هم یک ساختار منحصر به فرد را تشکیل می دهند - یک شخص. اگر دوست دارید ما مثل دانه های برف هستیم. واضح است که همه آنها آب هستند، اما الگوی هر یک منحصر به فرد است.

جوهر شما این است که ذرات در شما چگونه سازماندهی شده اند، نه اینکه دقیقا از چه چیزی ساخته شده اید. سلول های بدن ما دائما در حال تغییر هستند، به این معنی که تنها چیزی که مهم است ساختار است.

نظریه دوم: ما الگو هستیم

راه دیگری برای پاسخ به سوال وجود دارد. دانیل دنت، فیلسوف آمریکایی، جایگزینی مفهوم "چیز" با اصطلاح "مدل واقعی" را پیشنهاد کرد. به گفته دنت و پیروانش، چیزی واقعی است که بتوان توصیف نظری آن را به طور خلاصه تر تکرار کرد - به طور خلاصه، با استفاده از یک توصیف ساده. برای توضیح اینکه چگونه این کار می کند، اجازه دهید یک گربه را به عنوان مثال در نظر بگیریم.

بنابراین، ما یک گربه داریم.از نظر فنی، می‌توانیم آن را روی کاغذ (یا به صورت مجازی) با توصیف موقعیت هر ذره ای که از آن تشکیل شده است، بازسازی کنیم و بنابراین نموداری از گربه ترسیم کنیم. از طرف دیگر، ما می توانیم متفاوت عمل کنیم: فقط بگوییم "گربه". در مورد اول، ما به قدرت محاسباتی عظیمی نیاز داریم تا نه تنها تصویری از یک گربه ایجاد کنیم، بلکه مثلاً آن را به حرکت درآوریم، اگر در مورد یک مدل کامپیوتری صحبت می کنیم. در مورد دوم، فقط باید یک نفس عمیق بکشیم و بگوییم: "گربه در اتاق قدم زد." گربه یک مدل واقعی است.

بیایید مثال دیگری بزنیم. ترکیبی را تصور کنید که شامل لاله گوش چپ، بزرگترین فیل در نامیبیا و موسیقی مایلز دیویس است. ایجاد این شیء به صورت محاسباتی زمان زیادی می برد. اما توصیف شفاهی این هیولای خارق العاده شما را به همان اندازه می برد. کوتاه کردن، در دو کلمه نیز کار نخواهد کرد، زیرا چنین ترکیبی غیر واقعی است، یعنی وجود ندارد. این یک مدل واقعی نیست.

معلوم می شود که ما فقط یک ساختار لحظه ای هستیم که در زیر نگاه بیننده ظاهر می شود. فیزیکدان ها به آتش می ریزند و می گویند که شاید در پایان مشخص شود که جهان اصلاً از هیچ ساخته شده است. در حال حاضر، باقی مانده است که به یکدیگر و جهان اطراف خود اشاره کنیم، همه چیز را با کلمات توصیف کنیم و نام ها را توزیع کنیم. هرچه مدل پیچیده‌تر باشد، بیشتر باید توضیحات آن را فشرده کنیم و آن را واقعی کنیم. به عنوان مثال، مغز انسان را در نظر بگیرید، یکی از پیچیده ترین سیستم های جهان. سعی کنید آن را به طور خلاصه توصیف کنید.

سعی کنید آن را در یک کلمه توصیف کنید. چه اتفاقی می افتد؟